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面向任务的机器人灵巧手控制系统及多指空间协调阻抗控制 被引量:2
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作者 陈兆芃 金明河 +4 位作者 樊绍巍 刘伊威 吴克 姜力 刘宏 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期476-484,共9页
为提高多指灵巧手的控制和操作性能,提出了基于集中控制-分层处理的DLR/HIT II机器人灵巧手实时控制系统结构,并建立了基于Simulink/QNX的实时控制平台和嵌入式驱动控制层,极大地简化了高集成度机电一体化灵巧手的控制器设计过程,并实... 为提高多指灵巧手的控制和操作性能,提出了基于集中控制-分层处理的DLR/HIT II机器人灵巧手实时控制系统结构,并建立了基于Simulink/QNX的实时控制平台和嵌入式驱动控制层,极大地简化了高集成度机电一体化灵巧手的控制器设计过程,并实现灵巧手在多自由度仿机器人上的无缝连接.进行了多指灵巧手空间协调阻抗控制的研究,基于手指指尖位置建立了适用于任意手指数目n的机器人灵巧手物体空间坐标系,并基于六维空间虚拟弹簧的阻抗思想和关节力矩反馈实现了以被抓取物体位置和姿态为控制目标的多指灵巧手空间协调阻抗控制.在基于Simulink/QNX的实时控制平台上对DLR/HIT II灵巧手进行了空间协调阻抗控制实验,实验结果表明了灵巧手控制软硬件系统和控制策略的有效性和稳定性.在未降低灵巧手自由度的前提下,将DLR/HIT II多指灵巧手协调抓取操作的控制输入量由30个减为6个,为提高抓取规划算法效率提供了稳定高效的新型控制策略. 展开更多
关键词 多指灵巧手 实时控制系统 空间虚拟弹簧 阻抗控制
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智能机器人灵巧手的研究 被引量:8
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作者 刘宏 G.Hirzinger 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期331-337,342,共8页
介绍了过去几年DLR开发的一型和二型手 .DLR Ⅰ手是一种多传感器 4指手 ,它具有 12个关节 (每个手指具有 3个关节 ) ,这些关节集成在手指和手掌内 .作为世界上最复杂的机械手之一的DLR Ⅰ手共具有 112个传感器、大约 10 0 0个机械零件和... 介绍了过去几年DLR开发的一型和二型手 .DLR Ⅰ手是一种多传感器 4指手 ,它具有 12个关节 (每个手指具有 3个关节 ) ,这些关节集成在手指和手掌内 .作为世界上最复杂的机械手之一的DLR Ⅰ手共具有 112个传感器、大约 10 0 0个机械零件和 15 0 0个电子元件 .手的关键部件是人工肌肉 ,这是一种小巧但动力很强的线性驱动器 ,它是首先实现替代液压和气压驱动器的机电驱动器之一 .基于DLR Ⅰ手的实验结果研制的DLR Ⅱ手具有以下 4个明显的优点 :①可重构的手掌 ;②易于维护的开放式结构 ;③采用了新的通讯结构 ,使得手的引出线从DLR Ⅰ手的 4 0 0根减少到 12根 ;④为实现手的精确操作 ,每个手指的指尖安装了一个微型 6维力 /力矩传感器 .每个手指指尖的输出力从 10N增加到了 3 0N .DLR 展开更多
关键词 机器人手 抓取 操作
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机器人灵巧手柔性关节自适应阻抗控制 被引量:13
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作者 樊绍巍 宗华 +1 位作者 邱景辉 陈兆芃 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第12期78-86,共9页
针对具有柔性关节的HIT/DLR Ⅱ五指仿人机器人灵巧手,研究了基于关节力矩反馈和非线性补偿的关节空间和笛卡尔空间阻抗控制。通过建立柔性关节机器人灵巧手的控制模型,在HIT/DLR Ⅱ型灵巧手上实现基于无源性控制的柔性关节机器人阻抗控... 针对具有柔性关节的HIT/DLR Ⅱ五指仿人机器人灵巧手,研究了基于关节力矩反馈和非线性补偿的关节空间和笛卡尔空间阻抗控制。通过建立柔性关节机器人灵巧手的控制模型,在HIT/DLR Ⅱ型灵巧手上实现基于无源性控制的柔性关节机器人阻抗控制策略。针对非线性摩擦力和重力对灵巧手阻抗控制的影响,基于扩展卡尔曼滤波器提出了自适应摩擦力观测器,实现了具有摩擦力补偿和基于最小二乘法优化重力补偿的机器人灵巧手自适应阻抗控制。实验结果表明,在具有谐波减速器等柔性环节的机器人灵巧手中,所提出的自适应阻抗控制器提高了位置控制的精确度,并获得了稳定的抓取力。 展开更多
关键词 机器人灵巧手 阻抗控制 摩擦力观测器 卡尔曼滤波器 柔性关节
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HIT/DLR HandⅡ类人形五指灵巧手机构的研究 被引量:28
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作者 樊绍巍 刘伊威 +4 位作者 金明河 兰天 陈兆芃 刘宏 赵大威 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期171-177,共7页
为了使灵巧手的外观和结构功能更加类人化,研制了新一代类人形机器人五指灵巧手——HIT/DLR HandⅡ.该灵巧手由一个独立的手掌和5个完全相同的具有4个关节3个自由度的模块化手指构成.机电集成的设计思想保证了所有驱动器,传动系统和电... 为了使灵巧手的外观和结构功能更加类人化,研制了新一代类人形机器人五指灵巧手——HIT/DLR HandⅡ.该灵巧手由一个独立的手掌和5个完全相同的具有4个关节3个自由度的模块化手指构成.机电集成的设计思想保证了所有驱动器,传动系统和电路系统都集成在手指和手掌的内部.钢丝耦合机构的采用,保证了手指末端关节在整个运动范围内都能够保证精确定1:1传动比.包装件同结构功能件融合的设计思想不但进一步缩减的灵巧手的外形尺寸,而且使灵巧手外形更加类人化.所有的创新型设计使灵巧手的手指外形尺寸仅是上一代手指的1/3.此外,为了提高灵巧手的多感知能力,重新设计的力/力拒传感器,位置传感器及温度传感器通巧妙的集成在手指的内部.试验表明,所设计的灵巧手不但达到了设计目标,也表现出了很强的抓握能力. 展开更多
关键词 灵巧手 类人形 模块化 钢丝耦合机构 多感知能力
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DLR/HIT Ⅱ灵巧手控制系统及基关节同步控制 被引量:8
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作者 兰天 刘伊威 +3 位作者 金明河 姜力 樊绍巍 刘宏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期608-614,共7页
针对多传感器、多自由度机器人灵巧手,开发了基于DSP&FPGA的多层控制系统。将手指驱动控制系统和传感器系统集成在手指内部,使得与人手尺寸和活动性相似的DLR/HIT Ⅱ五指机器人灵巧手得以实现。对于手指基关节差分齿轮的运动协调问... 针对多传感器、多自由度机器人灵巧手,开发了基于DSP&FPGA的多层控制系统。将手指驱动控制系统和传感器系统集成在手指内部,使得与人手尺寸和活动性相似的DLR/HIT Ⅱ五指机器人灵巧手得以实现。对于手指基关节差分齿轮的运动协调问题,设计了包含速度和加速度前馈项、同步误差和位置误差反馈项以及平滑鲁棒非线性反馈补偿项的交叉耦合同步控制器,该控制器不需要精确的动力学模型。经与传统的非同步控制PD加摩擦力补偿控制和轨迹跟踪控制对比,实验验证了所设计的控制系统及交叉耦合同步控制器的有效性。 展开更多
关键词 机器人灵巧手 控制系统 同步控制 交叉耦合 轨迹跟踪
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欠驱动假手手指抓取力的研究 被引量:3
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作者 黄海 王新庆 +1 位作者 姜力 刘宏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期801-805,共5页
为了满足欠驱动手进行复杂作业的需要,基于欠驱动原理建立了手指对物体的抓取力模型和基于力的阻抗控制策略.对应于任一手指姿态,抓取力模型可以准确得到基关节抓握力矩和手指各指节抓取力的关系;采用基于力的阻抗控制策略,实现了基关... 为了满足欠驱动手进行复杂作业的需要,基于欠驱动原理建立了手指对物体的抓取力模型和基于力的阻抗控制策略.对应于任一手指姿态,抓取力模型可以准确得到基关节抓握力矩和手指各指节抓取力的关系;采用基于力的阻抗控制策略,实现了基关节抓取力控制.实验证明,手指能够稳定地抓取鸡蛋这样比较滑、容易碎、形状复杂且有一定质量,需要稳定和平衡抓取力的物体,其成功率达80%以上.而这是单纯用手指的基关节力控制很难做到的(成功率只有不到20%).手指抓取力模型和阻抗控制策略的建立大大增强了假手进行复杂作业,抓取复杂物体的能力. 展开更多
关键词 假手 欠驱动 阻抗控制
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